巴中二手空分制氧厂设备

空分气体分析仪器应用中的若干问题
近些年来，随着国内空分设备向大型化发展，为了适应大中型空分生产管理及质量管理的需要，与之配套引进的气体成分分析仪器的数量和种类越来越多。这些先进的气体分析仪器对空分生产管理及气体产品质量的提高起到了一定的促进作用。但是，由于一些历史上的原因，大多数从事分析仪器应用和管理的人员都是来自热工仪表、自动化工程及仪器制造专业和部门，他们没有从事过或较少接触和研究过气体分析仪器的选型和应用技术，因此一些企业对进口的仪器设备选型不当，仪器功能不能满足生产需要，在经济上造成浪费。另一方面，进口气体分析仪器作为一类高科技产品和高灵敏度、高精度的科技工具，往往由于对其使用要求认识不足及人员操作水平不高而应用不好，对空分生产及全面质量管理不能发挥应有的作用。以上这些问题在目前国内空分行业较普遍地存在，这一问题不妥善解决，则大中型空分的管理水平难以提高，空分设备安全、气体质量（尤其是高纯气体的质量）也难以有效地得到**。



1气体分析仪器应用是一项专业技术



气体分析仪器（本文专指为微量气体分析用的仪器）是一种用来进行气体成分分析检验的工具，借助它能得到某些成分种类和含量的数据。但是，气体分析仪器不是一种简单的工具，它既不像流量计、压力表那样结构简单，也不像各种热工仪表那样易于操作使用。它是一类结构复杂、使用技术难度较大的工具，使用气体分析仪器是一项较复杂且不易掌握的专门技术。



一般地说，气体分析仪器应用本身是一门独特的技术工作，而且是一种具有研究性质的工作。但是，这一点是不为行外人所认知和理解的。目前为止，国内空分行业气体分析仪器应用的技术水平与石化行业及化工化肥行业相比，仍然停留在初级阶段，难以快速提高和发展，主要原因正在于此。



2气体分析仪器应用难点分析



关于气体分析仪器应用的难点，从以下几方面分析可以概略地了解一二。



2.1气体分析是实现一系列的化工过程



一台气体分析仪或一套气体分析系统相当于一套完整的化工工艺设备，因此，气体分析仪器系统工作过程就是在实现一系列的化工过程。若想通过气体分析得到准确数据，就必须了解这一系列化工过程中各阶段的情况及变化，认真研究并掌握其中的规律，只有这样才能达到准确测定的目的。应当指出，不仅在一台气体分析仪器内部具备一套化工工艺过程的同样情况和条件，而且，有时在仪器前级的样气预处理部分（含取样系统）也同样是一套化32212艺过程。如遇到较复杂、较特殊的工艺技术条件的话，那么样气预处理系统所体现的化工过程还是非常复杂的，相当于一个小化工厂的净化处理工艺过程。由此可见，气体分析的过程就是在了解并掌握整个化工过程系统条件的前提下，严格控制各种影响测定条件的因素，从而得到工艺及管理人员所需要的准确数据。



2.2应用过程中控制影响因素和排除干扰因素困难较大



在仪器应用的过程中，影响因素种类较多且变化较复杂，而要想有效地控制这些影响因素及排除干扰测定的因素则困难比较大。例如微量氧的测定，不但要严格控制系统材质和密封，而且系统的洁净等诸多因素也必须逐一解决好，否则，氧成分分析不会得到准确的测定结果。而对于气体中微量水含量的测定，除了考虑以上提到的各种影响因素外，还必须考虑到样气中的水在管道内的吸附平衡问题，而这一问题的妥善处理必须依靠反复试验，了解其变化情况和规律，掌握其中的操作技术，以便得到准确无误的结果。当然，使用气相色谱仪测定高纯气体中ppm—ppb级杂质成分含量要考虑和控制的影响因素就更加复杂了。



2.3微量气体成分分析的影响因素更复杂



气体成分在管道及设备中流动时发生的微观变化是复杂的、多变的。在常量气体成分分析时可以忽略的诸多影响因素，在微量气体成分分析时不仅不能忽略，反而必须认真对待，此时，这些因素已经成为影响微量气体成分分析正确结果的主要矛盾，必须逐一排除和解决才能使微量气体分析仪器工作顺利完成。这些影响因素主要包括以下几个方面：①取样管路内气体多次的反复混合；②管壁与气体成分的物理化学作用；③管路材质；④管路连接方式；⑤管路洁净程度。



2.4仪器和方法验证是获得准确数据的关键之一



仪器作为一种计量检测工具，在正常运行情况下，给出的数据绝大多数都是相对量值，测定数据是否准确及准确的程度（精度），仪器本身是无法提供的，也是无法证实的。必须依靠外围技术工作完成，这就是分析数据的验证工作。



（1）仪器线性关系的验证。首先，为确保仪器的正常运行，分析仪器作为计量仪器的一种，必须每年经过权威计量部门按照国家制订的规程进行检测，方能许可使用。同时，每年还需要用系列标准气体检查仪器在整个线性范围内的线性关系是否保持正常的状态。否则盲目相信分析仪器（即使是进口仪器）的完好程度肯定会使错误的数据导致生产管理及质量管理上的失误。



（2）误差分析。在分析仪器的应用过程中，对于每一次测定结果的数据，必须作出误差分析，以确定数据分析的真实性、可靠性和可信程度。一个合格的分析工作者是不会也不应该随随便便地把每次分析测定的结果上报或公布的。一般是在测定结果得出后，经过误差分析，在确定分析数据的误差总和小于规定的允许误差时，才将这一个（或一组）数据视为正确测定结果上报或公布。否则，不准确的数据会给生产管理者带来严重的不良后果。



（3）定量分析常用的仪器校正。气体分析仪作为一种定量分析仪器，在做定量分析前必须使用标准气进行校正（或标定）。标准气一般是从国家计量部门或合法工厂购买的，在特殊情况下，也可以自行配置（但要具有配置标准气的资格和能力以及相关的设备）。标准气保质期为一年，在使用标准气校正分析仪器时，还必须深入了解正常手续和使用规律。如果购买和使用不合乎要求的标准气，会导致分析数据的极大偏差。如果对标准气的使用要求不甚了解，也会因得不到准确数据结果，给空分生产带来麻烦。



2.5分析工程师要不断改进和提高分析检测技术



一个合格的分析工程师需要不断学习和研究分析仪器的新技术及仪器分析新技术，并及时将其应用到本职工作中，以达到不断改进和提高分析检测技术的目的。一个分析工程师不但要能够尽可能搞好现有设备的应用，而且还应当在对现今使用的仪器原理、结构及性能深入了解的基础上，随时吸收国外及国内先进分析技术，不断技术创新，进一步完善并提高现有仪器的检测水平，而不只是满足于简单操作。



3结束语



总之，微量气体分析是一项专门技术，也是门带有研究性质的工作，它决定着气体分析仪器应用效果和水平。微量气体分析技术又是一门实科学，必须经过大量的实验实践才能摸索出其中化的规律性，才能很好地掌握它，并圆满解决各具体的微量气体分析课题。这也是在20世纪6070年代开始研制高纯气体时，我国第一代气体析工作者的经验总结。他们几十年的气体分析实得出的这一结论应该引起后人的重视。我们希望分行业气体分析技术工作者能够在空分飞速发展新形势下，获得更快更大的发展。氧、氮可以任意比例混合，构成不同浓度的气体混合物及溶液。把氧、氮溶液置于一封闭容器中，在溶液上方也和纯物质一样会产生蒸汽，该蒸汽是由氧、氮蒸汽组成的气态的相混合物。对于氧氮二元溶液，当达到汽液平衡时，它的饱和温度不但和压力有关，而且和氧、氮的浓度有关。当压力为1at时，含氮为0%，2%，10%的溶液的沸点列于表1-5。从表可知，随着溶液中低沸点组分（氮）的增加，溶液的组和温度降低，这是氧-氮二元溶液的一个重要特性。

空分气体领域 抢占国内市场份额

 



 据了解，在空分气体零售市场，此前由于外资公司在中国的发展战略主要定位于现场制气市场，加之零售市场要求供应商有较强的供应**和本地化服务能力，国内气体供应商，尤其是区域优势供应商拥有天然的竞争优势。


 然而，随着外资企业的进行当地化的程度日趋提升，区域内气体供应商的天然优势面临挤压。此外，由于空分气体零售市场在我国出现时间较晚，市场尚未饱和，各区域内存在大量的中小型气体经销商，优势供应商忙于抢占市场份额，因而区内以及跨区进行整合扩张的动力匮乏。


 据悉，目前我国空分气体行业发展颇具潜力。中国产业信息网发布的数据显示，预计未来五年，随着我国经济的持续增长和经济结构调整、 产业升级转型带来的空分气体应用广度及深度的扩展，我国空分气体市场仍将保持 9%以上的年均增长速度，2018 年市场规模预计将达到694 亿元左右，将占全球市场的份额的10%。
空气中含氩0.93%，其沸点又介于氧、氮之间。

空分行业制氧设备大型化趋势明显
　　从我国空分设备大型化、气体外包化的发展趋势明显，近两年来，国内空分气体市场从小到大，发展迅速，超大规模、大规模空分设备技术的不断发展，以及下游需求领域工业气体外包市场不断完善，为我国空分行业创造了新的发展空间。

空分设备
空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、及氩气等惰性气体的设备。
中文名 空分设备 功    能 用空气分离生产出、氩气 原    料 空气 使用条件 必须在常温区对空气进行预处理
目录
1 种类
2 生产能力
▪ 基本系统
▪ 控制系统
3 净化原理
种类
空分设备
目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置，也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言，主要有四种，即高压、中压、高低压和全低压流程。
生产能力
我国空分设备的生产规模已经从早期只能生产20m3/h（氧）的制氧机。发展到现在具有生产20000 m3/h、30000 m3/h、50000 m3/h和60000m3/h的大型空分设备的能力，以及已经完成科研阶段，即将进行制造80000m3/h特大型空分设备的能力。
基本系统
空分设备是一个大型的复杂系统，主要由以下子系统组成：动力系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精馏系统、产品输送系统、液体储存系统和控制系统等。
动力系统
主要是指原料空气压缩机。空分设备将空气经低温分离得到氧、氮等产品，从本质上说是通过能量转换来完成。而装置的能量主要是由原料空气压缩机输入的。相应地，空气分离所需要的总能耗中绝大部分是原料空气压缩机的能耗。
净化系统
由空气预冷系统（空冷系统）和分子筛纯化系统（纯化系统）组成。经压缩后的原料空气温度较高，空气预冷系统通过接触式换热降低空气的温度，同时可以洗涤其中的酸性物质等有害杂质。分子筛纯化系统则进一步除去空气中的水分、、、、和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。
制冷系统：空分设备是通过膨胀制冷的，整个空分设备的制冷严格遵循经典的制冷循环。不过通常提到的空分制冷设备，主要是指：膨胀机。
热交换系统
空分设备的热平衡是通过制冷系统和热交换系统来完成的。随着技术的发展，现在的换热器主要使用铝制板翅式换热器。
精馏系统
空分设备的核心，实现低温分离的重要设备。通常采取高、低压两级精馏方式。只要由低压塔、中压塔和冷凝蒸发器组成。
产品输送系统
空分设备生产的氧气和需要一定的压力才能满足后续系统的使用。只要由各种不同规格的氧气压缩机和压缩机组成。
液体储存系统
空分设备能生产一定的液氧和等产品，进入液体储存系统，以备需要时使用。只要是由各种不同规格的储槽、低温液体泵和汽化器组成。
控制系统
大型空分设备都采用计算机集散控制系统，可以实现自动控制。
空分设备从工艺流程来说可以分为5个基本系统：
杂质的净化系统
主要是通过空气过滤器和分子筛吸收器等装置，净化空气中混有的机械杂质、水分、、等。
空气冷却和液化系统
主要由空气压缩机、热交换器、膨胀机和空气节流阀等组成，起到使空气深度冷冻的作用。
空气精馏系统
主要部件为精馏塔（上塔、下塔）、冷凝蒸发器、过冷器、液空和节流阀。起到将空气中各种组分分离的作用。
加温吹除系统
用加温吹除的方法使净化系统再生。
仪表控制系统
通过各种仪表对整个工艺进行控制。
净化原理
在应用低温精馏原理制氧的设备中，为了保证空气在低温区精馏分离的正常进行，必须在常温区对空气进行过滤、预冷和净化等预处理。
空气中含有大量尘埃，空气透平压缩机（简称空压机）在长时间的高速运行中，粉尘会造成机器内部的叶轮，叶片等零部件的磨损、腐蚀和结垢，缩短机器使用寿命，因此必须设置原料空气过滤器，以清除空气中的尘埃。
经空气透平压缩机压缩后的空气温度升高至80度以上，导致后续吸附和换热不能正常进行，通过设置空气预冷系统可以有效的降低进入空分设备的空气温度。
原料空气中除了有大量的尘埃外，还有水分，，和等碳化合物，现代空分设备大多数采用分子筛纯化系统来清除这些杂质，以提高进入冷箱空气的洁净度，防止水分和浓缩而威胁空分设备的正常运行。因此，气体过滤、预冷和净化设备是空分设备内不可缺少的一个组成部分。
除尘机理
除尘机理共有以下5种：
1 惯性撞击：较小的颗粒能够通过过滤芯的微孔，但通过过滤介质的路径曲折，颗粒具有足够的质量和动量与滤芯纤维碰撞并被阻挡和捕获。
2 布朗扩散：非常小的颗粒质量极小，在随气流做布朗运动扩散时，与滤芯纤维碰撞，从而被滤除。
3 直接拦挡：对尘埃粒子大于1微米的颗粒，通过过滤介质材料的微孔时，由于颗粒直径大于微孔直径，而被直接阻挡、拦截，达到去除杂质的目的。
4 重力沉降：尘埃颗粒在不断的集合，直到其质量变得足够大，在重力的作用下，越落到过滤器底部，或者被排灰阀排出。
5 静电沉降：静电使粉尘改变运动轨迹并撞向障碍物，静电力参与粘住的工作。

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